Síntese de hemoglobina

o Síntese de hemoglobina é composta pela síntese do heme e pela síntese da globina. Finalmente, o grupo protético do heme, cada um com quatro globinas, está ligado ao complexo proteico contendo ferro hemoglobina. Perturbações tanto na síntese do heme quanto na síntese da globina podem levar a sérios problemas de saúde.

O que é síntese de hemoglobina?

Para compreender a síntese da hemoglobina, primeiro é necessário o conhecimento da estrutura da hemoglobina. A hemoglobina é um complexo proteico que contém ferro, que consiste em quatro subunidades da globina, cada uma com um grupo protético heme.

Na hemoglobina humana adulta, existem duas alfa globinas idênticas, bem como duas beta globinas idênticas como subunidades. Cada uma dessas subunidades está ligada a um grupo protético heme, que consiste em um complexo de ferro porfirina (II). Assim, um complexo de hemoglobina contém quatro grupos heme.

Dependendo do ambiente químico, cada grupo heme pode ligar uma molécula de oxigênio ao íon ferroso de uma maneira complexa. Dependendo de quantos grupos heme são carregados com oxigênio, fala-se em oxiemoglobina (alto teor de oxigênio) ou desoxihemoglobina (baixo teor de oxigênio).

O íon ferroso está localizado no meio do anel de porfirina. Ao lado, há uma ligação complexa ao resíduo de histidina da globina. Por outro lado, dependendo do estado de energia do íon de ferro, uma molécula de oxigênio pode ser ligada em um complexo. O estado de energia é influenciado por condições físicas e químicas externas devido a mudanças na conformação da globina.

Função e tarefa

A última etapa da síntese de hemoglobina consiste na montagem do grupo protético heme com as quatro unidades de globina para formar um complexo protéico contendo ferro. Os componentes individuais são formados por vias biossintéticas independentes.

Os materiais de partida para o anel porfirínico do grupo heme são os aminoácidos glicina e succinil-CoA. Succinil-CoA é composto de coenzima A e ácido succínico. O ácido succínico é um produto intermediário na quebra de corpos cetônicos ricos em energia como parte do metabolismo energético. Com a ajuda da enzima delta-aminolevulínico sintase, o ácido delta-aminolevulínico é sintetizado a partir de succinil-CoA e glicina. Duas moléculas de ácido delta-aminolevulínico condensam-se com a eliminação de uma molécula de água para formar o derivado de pirrol porfobilinogênio. Com a eliminação da amônia e com a ajuda da enzima uroporfirinogênio-I sintetase, quatro moléculas de porfobiliogênio reagem para formar o hidroximetilbilano. Este é transformado em uroporfirinogênio III com formação de anel.

A protoporfirina é produzida por descarboxilação enzimática e desidratação na mitocôndria. Com a enzima ferrochelatase, um íon de ferro (II) é incorporado a esta molécula com a formação de heme. No citosol da célula, o heme está ligado à proteína globina para formar o complexo proteico contendo ferro, hemoglobina.

A síntese das globinas individuais ocorre por meio da biossíntese normal de proteínas. Como já mencionado, o complexo de hemoglobina adulta contém duas subunidades idênticas de alfa e beta globinas. Devido à sua estrutura complexa, a hemoglobina acabada desenvolveu a capacidade de transportar oxigênio e fornecê-lo a todas as células do organismo.

No entanto, a ligação do ferro central ao oxigênio não é muito forte e pode ser facilmente influenciada por fatores físicos e químicos externos. Isso permite que a hemoglobina absorva e libere oxigênio rapidamente. O conteúdo de oxigênio da hemoglobina depende, entre outras coisas, dos fatores pH, dióxido de carbono ou pressão parcial de oxigênio ou temperatura. Essas variáveis ​​influenciadoras mudam, por exemplo, a conformidade das globinas, de modo que a ligação do oxigênio pode ser fortalecida ou enfraquecida por ligeiras mudanças nas condições energéticas e estéricas.

Com um baixo valor de pH e uma alta pressão parcial de dióxido de carbono, a ligação do oxigênio ao íon ferro (II) é enfraquecida e, portanto, a liberação de oxigênio é favorecida. Exatamente sob essas condições, ocorre uma renovação metabólica mais forte, que também aumenta a demanda de oxigênio. O sistema de transporte de oxigênio é, portanto, perfeitamente coordenado com as necessidades físicas por meio da função de hemoglobina.

Doenças e enfermidades

Perturbações na síntese de hemoglobina podem levar a várias doenças. Existem várias doenças genéticas que se baseiam na interrupção da síntese do heme. Nesse processo, os precursores do heme se acumulam no corpo, o que, entre outras coisas, leva a uma extrema sensibilidade à luz. Nessas chamadas porfirias, as porfirinas são armazenadas nos vasos sanguíneos ou mesmo no fígado. Quando expostas à luz, algumas formas de porfiria armazenam mais energia de radiação. Quando a energia é liberada, são criados radicais de oxigênio que atacam e destroem o tecido exposto. Isso causa coceira intensa e dor em queimação.

Existem sete formas de pórfiro. A construção do heme é um processo de oito etapas em que sete enzimas estão envolvidas. Se uma enzima está funcionando apenas inadequadamente, o respectivo precursor é armazenado neste ponto na síntese do heme. Com base nos sintomas, as porfirias são divididas em dois grupos principais. As chamadas porfirias cutâneas são caracterizadas pela sensibilidade dolorosa da pele à luz.Nas porfirias hepáticas, o envolvimento do fígado predomina com dor abdominal intensa, náuseas e vômitos. Em muitos casos, entretanto, há uma sobreposição entre os dois complexos de sintomas.

As porfirias geralmente apresentam um curso intermitente com crises agudas. Dependendo do tipo de porfiria, manifestam-se em reações cutâneas repentinas e dolorosas, dor abdominal tipo cólica, náuseas / vômitos, coloração vermelha da urina, convulsões, déficits neurológicos ou até psicoses.

Outros distúrbios da síntese de hemoglobina estão relacionados à síntese defeituosa de moléculas de globina por meio de mutações nos genes correspondentes. Exemplos são a chamada anemia falciforme ou talassemia. Na anemia falciforme, a proteína da subunidade da beta globina é geneticamente modificada. Na posição seis dessa proteína, o aminoácido ácido glutâmico foi substituído pela valina. Se houver falta de oxigênio, a hemoglobina em questão torna-se em forma de foice, aglutina-se e obstrui os pequenos vasos sanguíneos. Isso resulta em distúrbios circulatórios com risco de vida. As talassemias são um grupo de diferentes malformações de hemoglobina que levam à redução da formação da cadeia de globina de alfa ou beta globina. A anemia grave é o sintoma mais importante.